JPS62183101A - 強磁性薄膜 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、低磁歪定数、高飽和磁束密度、高透磁率を有
する強磁性薄膜に関し、特に磁気ディスク装置１．ＶＴ
Ｒなどに用いる磁気ヘッドのコア材料に適した強磁性薄
膜に関する。

〔発明の背景〕

近年、磁気記録技術の発展は著しく、家庭用ＶＴＲの分
解では従来の装置を大幅に小型・軽量化した８　ｍ　Ｖ
　Ｔ　Ｒが開発され、また磁気ディスクの分野でも従来
の面内磁気記録方式と比較して大幅に記録密度を向上し
うる垂直磁気記録方式の研究が進められている。面内磁
気記録方式においては、記録密度を向上させるために高
保磁力の記録媒体を使用する必要があるが、その記録媒
体の性能を十分に生かすためには高飽和磁束密度を有す
る磁気ヘッド材料の開発が必要である。また垂直磁気記
録方式においても、例えば垂直磁気記録用単磁極型磁気
ヘッドの主磁極は０．２　　μｍ程度と極めて薄いため
、記録・再生の際に磁気的に飽和しやすく、それを避け
るためには高飽和磁束密度を有する磁気ヘッド材料の開
発が不可欠である。

また磁気ヘッド材料でヘッドの記録再生効率の面から高
透磁率を有することが必要であり、そのためには結晶磁
気異方性定数及び磁歪定数がともに零に近いことが望ま
しい。このような材料としては従来Ｎｉ−Ｆｅ系合金（
パーマロイ）、Ｆａ−ＡΩ−８ｉ系合金などが開発され
てきたが、これらは飽和磁束密度が８〜ｌ０ＫＧと低か
った。

一方、非晶質磁性材料及びＦａ−６，７ｗｔ％Ｓｉ合金
の磁気ヘッドへの適用も図られている。

しかし高透磁率を有する非晶質磁性材料では飽和磁束密
度が１３ＫＧ以上になると熱安定性が極めで悪く、磁気
ヘッドの作製が困薙であるという欠点がある。またＦｅ
−６，７ｗｔ％Ｓｉ合金は飽和磁束密度が約１８ＫＧと
高いが、耐食性に問題があった。そこでＦ　ｅ　−Ｓ　
ｉ系合金では特開昭６０−９８６０４号公報に示される
ようにＲｕの添加による耐食性の改善が考案されたが、
Ｒｕを添加すると磁歪定数が増加する点は考慮されてい
なかった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、高密度磁気記録に用いる磁気ヘッド・
コア材料として、低磁歪定数、高飽和磁束密度、高透磁
率を有し、優れた耐食性を有する強磁性薄膜を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

低磁歪定数、高飽和磁束密度、高透磁率を有するＦｅ−
６，７ｗｔ％Ｓｉ合金は耐食性に問題があり、従来より
特開昭６０−９８６０４号公報に示されるようにＲｕを
添加することにより耐食性の改善が図られてきた。特開
昭６０−９８６０４号公報によれば、優れた耐食性及び
高透磁率を有する合金組成は第３図３１に示される組成
にあるとされていたが、Ｒｕ添加によって磁歪定数が増
加することは考慮されていなかった。そこで本発明者ら
はスパッタ法によりＦｅ−８ｉ−Ｒｕ系合金磁性膜の作
製を行い、その磁歪定数を測定した結果、磁歪零組成は
第３図に示される組成領域３１よりはずれた領域にもあ
ることを見い出した。また特開昭５７−２８６４号公報
で優れた耐摩耗性及び高透磁率を有するとされている組
成３２よりはずれている組成でも磁歪零となることが明
らかになった。

本発明のＦｅ−８ｉ−Ｒｕ系合金磁性膜を用いる磁気ヘ
ッドは具体的には、計算機ディスク用薄膜ヘッド、垂直
磁気記録用単磁極型ヘッド。

ＶＴＲヘッドなどがあり、これらの磁気ヘッドの製造に
は各々の磁気ヘッドに適した製造方法を取る必要がある
。この様な磁気ヘッドの製造工程には加熱工程が含まれ
ることが多く、具体的には。

例えば、樹脂による接着工程においては１５０℃５時間
、ポリイミド系樹脂の硬化の工程には３５０℃１０時間
、ギャップを形成するためのガラスボンディング工程な
どにおいては５００℃３０分など種々の加熱工程が存在
する。こうした加熱工程では同時に上記磁性膜も加熱さ
れる。スパッタリング等の薄膜形成技術により磁性膜を
作製する場合、一般に、ガラス、セラミックス。

Ｓｉウェハなど磁性膜より熱膨張係数の小さい材料を基
板とすることが多く、これらの基板の上に付着した磁性
膜を熱処理した場合には磁性膜の膜面に平行に引張応力
が加わる。この場合、磁性膜の磁歪定数が正の場合は引
張応力の方向、すなわち膜面と平行な方向が磁化容易方
向となり、磁歪定数が負の場合には膜面と直角な方向が
磁化容易方向となる。一般に一軸磁気異方性を有する材
料の高周波における透磁率は磁化容易方向が小さく、磁
化容易方向に直角な方向が大きいという性質があり、し
たがって基板に付着した磁性膜の面内方向に磁束が流れ
ることによって作動する磁気ヘッドにおいては、若干負
の磁歪定数を有する磁性膜を用いた場合に膜面内の透磁
率が高く、望ましい。

しかし、磁歪定数が負であっても、その絶対値が大きい
場合には透磁率はかえって減少する。また、基板上に付
着した長方形状の磁路を持ち、長手方向に磁束を流すこ
とによって作動する一般的な薄膜磁気ヘッドにおいても
、長手方向に引張応力が加わるため、磁歪定数を負にし
た場合長手方向に透磁率が高くなる。以上の様に磁気ヘ
ッド用材料としては若干負の磁歪定数を持つものが好ま
しく、本発明の強磁性薄膜は磁歪定数圧よりも磁歪定数
負の側に組成範囲を大きくとっている。すなわち。

Ｓｉ組成を８．５　　ｗｊ；％より多く、１２ｗｔ％以
下、Ｒｕ組成を０．０５　　ｗｔ％以上で５ｗｔ％未満
、残部Ｆｅから成る本発明の強磁性薄膜は０．２　ｘ　
１０−６カら一〇、５　Ｘ　１０−６（７）範囲の磁歪
定数を有し、さらに同じ組成で飽和磁束密度ＢｓがＢ　
ｓ　＞　１３　Ｋ　Ｇ、保磁力ＨｃがＨｃ　＜　２　、
００ｅである特性を実現することができる。

さらに上記Ｆ　ｅ　　Ｓ　ｉＲｕ系合金にＲｈ。

Ｐｄ、Ａｇ、Ｏｓ、Ｉ　ｒ、Ｐｔ、Ａｕの中から選ばれ
る少なくとも１種以上の元素をＲｕと合計して５ｗｔ％
未満添加することにより保磁力などの磁気特性があまり
劣化せずに耐食性が飛躍的に向上することを見い出した
。

また、さらに、ＡＱ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ。

Ｃｕ　＋　Ｚ　ｒ　＋　Ｎ　ｂ　ｒ　Ｍ　ｏ　＊　Ｗの
中から選ばれる少なくとも１種以上の元素を５ｗｔ％未
満添加することにより、耐食性、透磁率がさらに向上す
る。

また、本発明の強磁性薄膜に他の磁性体膜、非磁性体膜
を介して積層してなる強磁性薄膜において、さらに高透
磁率の特性を得た。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図表を参照しながら説明する。

〔実施例１〕 磁性体膜の作製にはＲＦスパッタリング装置を用い、所
定の合金組成のスパッタ膜を得るために１５Ｏｎ＋ｍφ
Ｘ　３　ｃｍ　ｔのＦｅ円板に８＋ａφＸ　１．　ｍ　
ｔのＳｉペレットを、５　ｎｗ　Ｘ　５　ｍ　Ｘ　１　
ｔｍ　ｔのＲｕベレットを貼りつけたターゲットを用い
た。またスパッタは以下の条件で行った。

高周波電力密度　　・・・２．８Ｗ／ｃｄアルゴン圧力
　　　・・・２　Ｘ　１０−”　Ｔｏｒｒ基板温度　　
　　　・・・３５０℃ 電極間距離　　　　・・・２５ＩＩＩＩＩ基板は、磁歪
定数の測定にはコーニング社製ホトセラム基板を用い、
それ以外の磁気特性及び耐食性の測定にはコーニング社
製７０５９ガラス基板を用いた。また膜厚は１．５　μ
ｍ一定とした。

この結果得られた強磁性薄膜の磁歪定数λＳの組成依存
性を第１図に、飽和磁束密度Ｂｓの組成依存性を第２図
に示す。第１図及び第２図より。

Ｓｉ組成を８．５　　ｗｔ％より多く、１２ｗｔ％以下
、Ｒｕ組成を０．０５　　ｗｔ％以上で５　ｗ　ｔ％未
満、残部Ｆｅから成る合金組成で０．２　Ｘ　１０−６
から一〇、５Ｘ１０”−Ｂの範囲の磁歪定数及びＢｓ）
１３ＫＧが得られることがわかる。また第４図にＳｉ組
成が１０ｗｔ％程度である強磁性薄膜の保磁力Ｈｃｔ＆
Ｒｕ組成に対してプロットした図を示す。同図よりＲｕ
組成を５　ｗ　ｔ％未滴にするとＨｃ　＜　２　、　Ｏ
Ｏｅ　　が得られることがわかる。以上の観点からＳｉ
組成を８．５　Ｗ　ｔ％より多く、１２ｗｔ％以下、Ｒ
ｕ組成を０．０５ｗｔ、％以上で５ｗｔ％未満、残部Ｆ
ｅから成る合金組成であることは非常に好ましい。第１
表に本発明の強磁性薄膜の磁気特性の測定結果を示す。

第１表 Ｆ　ｅ１１７．１ｓ　ｉ　ｔｏ、ｓＲｕｚ、ｓの合金組
成で保磁力Ｈａが１．８０ｅ　、測定周波数５　Ｍ　Ｈ
ｚでの初期透磁率μｉが５５０であり、飽和磁束密度Ｂ
ｓが１５．３ＫＧ　　と非常に高い値を示した。

また第１表で最も特性の優れていたＦｅ５０．ＩＳ　ｉ
ｔｏ、ｘＲｕｘ、ｓの耐食性について調べるため、飽和
磁化ＭＯを８１ｇ定した後、膜面に０．５％ＮａＣｉ１
水溶液を噴霧し、室温で２４時間放置した後の飽和磁化
Ｍ１を測定した。腐食率は（Ｍｏ　　Ｍｚ）　Ｘｌ、　
ＯＯ／　Ｍｏで定義した。また、この際、Ｆｅ−６，７
ｗｔ％Ｓｉ合金スパッタ膜と、従来の実用材料であるパ
ーマロイ（Ｎ　ｉ　−１９ｗ　ｔ％Ｆｅ）合金スパッタ
膜を標準試料とした。この耐食性試験の結果を第２表に
示す。

第２表に示す様にＦｅ８７．ｌＳ　ｉｔｏ、ｔＲｕｚ、
ａの耐食性はＦｅ−６，７ｗｔ％Ｓｉ　　より優れ、従
来の実用材料であるパーマロイと同程度であった。

また、少量であっても実質的なＲｕの添加（０，０５ｗ
ｔ％以上）はＦ　ｅ　−Ｓ　ｉ系合金の耐食性改善に効
果があることを見出した。

〔実施例２〕 上記実施例１と同様のターゲットにＲｈ、Ｐｄ。

Ａ　ｇ　ｖ　Ｏｓ　ｇ　Ｉ　ｒ　ＨＰ　ｔ　ｇ　Ａ　ｕ
のペレット（５■Ｘ　５　ｍ　Ｘ　１．■ｔ）を１回の
スパッタリングにつき１種類ずつ貼りつけ、実施例１と
同条件で強磁性薄膜を作製した。合金組成は、実施例１
で磁気特性の優れていたＦ　ｅａ７．ｉｓ　ｉｉｏ、ｔ
Ｒｕｚ、ａに他元素を２ｗｔ％添加したものとした。

実施例１と同じ方法で、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ。

Ｏｓ、Ｉ　ｒ、Ｐｔ、Ａｕの添加の耐食性に対する効果
を調べた。その結果を第３表に示す。

第３表 第３表に示す様に、いずれの１種類の元素の添加につい
ても耐食性の向上が見られた。

【実施例３〕 上記実施例２と同じ方法でＡ　Ｑ　、　Ｔ　１　ｔ　Ｖ
ｅＣｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗを１種類ず
つＦ　ｅｓ７．ｘｓ　ｉｔｏ、ｔＲｕｚ、ａに３　ｗ　
ｔ％添加した。この結果得られた強磁性薄膜の磁気特性
を第４表に示す。

第４表 第４表に示す様に、保磁力の減少、透磁率の増加が見ら
れた。また、ＡＱ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏを添加した試料に
ついて耐食性の向上が見られた。

一方、Ａｌｌ＋　Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ。

Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗを５．３ｗｔ％添加した時の磁気
特性を第５表に示すが保磁力、初期透磁率は第４表以上
には改善されず、Ｎｉ添加の場合を除いて飽和磁束密度
の大幅な低下が見られるため、これらの元素の添加は５
ｗｔ％未満とすることが好ましい。

第５表 〔実施例４〕 第５図に示す様に、主磁性体膜５１（Ｆａδ７．ｌ５ｉ
ｌｏ、ＩＲｕｚ、ａ合金スパッタ膜）をＳｉＯ２あるい
はパーマロイ（Ｎｉ−１９ｗｔ％Ｆｅ）から成る中間層
５２を介して積層した。主磁性体膜５１は実施例１と同
じスパッタ条件で作製した。また中間層は以下の条件で
スパッタした。

高周波電力密度　　・・・０．５Ｗ／ｄアルゴン圧力　
　　・・・５　Ｘ　１０−’　Ｔｏｒｒ基板温度　　　
　　・・・３５０℃ 電極間距離　　　　・・・２５閣 中間層膜厚　　　　・・・３０人 この結果得られた積層磁性体膜の磁気特性を第６表に示
す。

第６表 第６表に示す様に、積層磁性体膜にすることにより保磁
力、初期透磁率が飛躍的に改善された。

〔発明の効果〕

本発明の強磁性薄膜は１３ＫＧ以上の飽和磁束密度と５
００以上の初期透磁率を有し、耐食性も優れているため
、特に磁気ヘッドのコア材料に適している。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、Ｓｉ組成が８．５ｗｔ％より多く、１２ｗｔ％以下
   、Ｒｕ組成が０．０５ｗｔ％以上で５ｗｔ％未満であり
   、残部Ｆｅから成る合金組成を有する強磁性薄膜。 ２、特許請求範囲第１項記載の強磁性薄膜にＲｈ、Ｐｄ
   、Ａｇ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕの中から選ばれる少な
   くとも１種以上の元素をＲｕと合計して５ｗｔ％未満含
   むことを特徴とする強磁性薄膜。 ３、Ａｌ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、
   Ｍｏ、Ｗの中から選ばれる少なくとも１種以上の元素を
   ５ｗｔ％未満含むことを特徴とする特許請求範囲第１項
   あるいは第２項のいずれかの項に記載の強磁性薄膜。 ４、前記強磁性薄膜に他の磁性体膜及び非磁性体膜のい
   ずれか一方、あるいは両方を介して積層してなることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項または第
   ３項記載の強磁性薄膜。